Palvelinprosessoreista tulee jatkuvasti energiatehokkaampia. Sulautettujen sovellusten kehittäjät käyttävät niitä parantamaan suorituskykyä, mikä myös avaa niiden käyttöön aivan uusia sovellusalueita. congatec tukee tällaisia OEM-suunnitteluja sovellusvalmiilla COM Express Type 7 -moduuleilla ja -alustoilla. Tällä hetkellä suorituskykylistan kärjessä on amd:n EPYC 3000 -prosessorilla varustettu conga-B7E3 -palvelinmoduuli.
| Artikkelin kirjoittaja Zeljko Loncaric toimii congatecilla markkinointi-insinöörinä. |
Sulautetun laskennan markkina vaatii yhä enemmän laskentatehoa useilla eri sovellusalueilla. Teollisuus 4.0 -sovellukset vaativat useiden koneiden ja järjestelmien synkronointia, konenäkö ihmisten kanssa yhdessä työskentelevissä roboteissa edellyttää kuvien ja muun ympäristödatan prosessointia. Sama pätee autonomisiin robotti- ja logistiikka-ajoneuvoihin. Monet 5G-verkkojen kehityksestä nousevat laskentatehtävät verkon reunalla vaativat jo oletuksena palvelintason suorituskykyä, puhumattakaan kasvavasta tarpeesta asentaa virtualisoituja vOPE-laitteita (on-premise equipment) ankariin olosuhteisiin suorittamaan teollista reititystä, palomuurisuojausta, sekä pelkästään ohjelmistopohjaisia VPN-tekniikoista useimmiten geneerisellä sulautetulla laitteistolla.
Lisäetu: Käyttömukavampi etähallinta
Kyky hallita sulautettuja järjestelmiä etänä – sekä lennossa että irtikytkettynä – kasvaa merkitykseltään muutenkin. Uudet sovellusalueet kuten tekoälyn soveltaminen dataan vaativat myös paljon laskentatehoa. Järjestelmien yhdistäminen virtualisoiden hypervisor-tekniikoilla kasvattaa sulautettujen järjestelmien laskentatehon tarvetta entisestään.
Kaikki nämä sovellusalueet peräänkuuluttavat sulautettuihin palvelimiin uutta suorituskykyluokkaa, mihin perinteiset sulautetut tietokonetekniikat eivät yllä, koska niiden raja tulee yleensä vastaan 50 watin tehossa. Laskentaydinten määrä sekä suorituskykyisten liitäntöjen määrä ja kaistanleveys ei yksinkertaisesti riitä, eikä kattavia etähallinnan ominaisuuksia ole. Prosessorivalmistajat kuten AMD ovat kuitenkin kehittäneet palvelintuotteitaan yhä tehokkaimmiksi viime vuosina ja nyt ne tarjoavat myös moniydinjärjestelmiä teholuokissa, jotka jo tarjoavat kaikki odotetut palvelintoiminnot 30-100 watin luokassa.
Erittäin energiatehokkaat 30 watin palvelimet
30 watin sulautettu palvelintekniikka mahdollistaa täysin passiivisesti jäähdytetyn järjestelmän robustissa eli kestävässä laiteratkaisussa kiitos juotettujen prosessorien, jotka tarjoavat kaikki perinteisen palvelinluokan ominaisuudet kuten luotettavuuden, käytettävyyden ja huollettavuuden (RAS, reliability, availability and serviceability). Samaan aikaan se ei tuo liikaa toiminnallisuutta, erityisesti ei kattavaa APU-prosessorien grafiikkatukea, jossa isäntäprosessori ja grafiikkasuoritin on integroitu samalle sirulle, joten ei ole tarvetta karsia turhia resursseja.
AMD EPYC Embedded 3000 -prosessoriperhe on uuden sulautettujen palvelinprosessorien luokan ehdoton johtaja. Se tarjoaa 4, 8, 12 tai 16 suuritehoista ydintä, tuen samanaikaiselle monisäikeistykselle, jopa teratavun verran DDR4-muistia ja jopa 64 PCIe Gen 3 -linjaa.
AMD:n EPYC Embedded 3000 -prosessoriperhe asettuu tämän uuden luokan sulautettujen palvelinprosessorien terävimpään kärkeen tarjoten 4, 8, 12 tai 16 suorituskykyistä ydintä, samanaikaisen multisäietuen (SMT), jopa teratavun verran DDR4-muistia (neljällä kanavalla) ja jopa 64 PCIe Gen 3 -linjaa. Verrattuna perinteisiin markkinoilla oleviin ratkaisuihin verrattuna se laskee 52 prosenttia enemmän käskyjä kellojakson aikana ja tuo kaksinkertaisen määrän liitäntöjä. Tämän lisäksi AMD tuo 2,7 kertaa enemmän tehoa dollaria kohti. Nämä ovat kaikkiaan hyvin vakuuttavia argumentteja. Erityisesti tämä pätee yhden prosessorin suunnitteluihin, koska ensimmäistä kertaa sellaiselle saa erittäin suuren muistikaistanleveyden, mihin kilpailevissa ratkaisuissa päästään vain kahdella piirillä ja merkittävästi kalliimmin kustannuksin. Kustannustekijä on tärkeä, koska toisen prosessorin integroinnin lisäksi vaaditaan usein kaksinkertaiset ohjelmistolisenssit.
conga-B7E3 COM Express Type 7 -moduulit AMD EPYC Embedded 3000 -prosessoreilla congatecilta pakkaavat sulautetun palvelintason suorituskyvyn vain 125 x 95 millin kokoon. Tarvittaessa ne voidaan toimittaa sovellusvalmiina komponentteina asiakasspesifisillä kantakorteilla ja sopivilla jäähdytyselementeillä varustettuna.
Joustavat vaihtoehdot ja kattavat tietoturvaominaisuudet
Kattavien konfigurointivaihtoehtojen ja kilpailevien ratkaisujen kanssa pitkälle yhteensopivan ohjelmistotuen myötä AMD:n EPYC-prosessorit ovat hyvin joustava ja tällä hetkellä houkuttelevin etenemispolku seuraavan polven sulautettuihin palvelinsuunnitteluihin. Ne tukevat jopa 32 NVMe- tai SATA-laitetta ja jopa kahdeksaa natiivia 10 gigabitin ethernet-kanavaa. Myös vanhoja (legacy) I/O-väyliä kuten kenttäväyliä ja erillisiä I/O-liitäntöjä tuetaan, mikä on kriittisen tärkeää teollisuuspalvelimien kannalta. Teholaskennan ja AI-sovellusten kannalta houkuttelevia ominaisuuksia ovat saumaton tuki tehokkaille AMD Radeon -grafiikkaprosessoreille ja parantunut liukulukulaskentasuorituskyky sekä yhden että kahden prosessorin versioissa, mikä on keskeistä monille nouseville AI-sovelluksille.
Jopa 16 ydintä ja 32 säiettä aina 3,0 gigahertsin kellotaajuuteen asti, jopa 128 gigatavua DDR4 2666 RAM-muistia, 32 PCIe Gen 3.0 -linjaa ja 4x10 gigabitin ethernet-liitäntää. conga-B7E3 COM Express Type 7 -moduuli AMD EPYC Embedded 3000 -prosessoreilla tuo massiivisen tehonlisäyksen koviin olosuhteisiin.
Houkuttelevaa on myös laiteintegroitu sulautettujen AMD EPYC prosessorien virtualisointi RTOS- ja GPOS-laskennan rinnakkaiseen ajamiseen yhdessä järjestelmässä, sekä kattavat tietoturvapaketit – turvakäynnistysjärjestelmästä suojattuun muistin salaukseen ja suojattuun virtualisointiprosessointiin, sekä suojattuun siirtymiseen kahden salatun virtualointialustan (SEV, secure Encrypted Virtualization) välillä. 10 gigabitin ethernet -porteille uudet prosessorit tuovat lisää IPsec-tukea integroidulla salauksen kiihdytyksellä. Tämän tuloksena edes palvelimen ylläpitäjä ei pääse käsiksi salattuun virtuaalikoneeseen. Tämä on erittäin tärkeää monien verkon reunalla toimivien palvelimien edellyttämän korkea tason tietoturvan kannalta, mitä Teollisuus 4.0 -automaatiosovellusten toimittajien täytyy tukea samalla kun ne tehokkaasti suojaavat hakkerien sabotointiyrityksiltä.
Sovellusvalmiit palvelinmoduulit
congatec on nyt tuonut AMD EPYC Embedded 3000 -prosessorit tarjolle COM Express Type 7 -palvelinmoduuleille. Tämä formaattistandardi vakuuttaa pienillä 125 x 95 millin mitoillaan ja tämänhetkisellä 96 gigatavun integroidun muistin tuellaan, sekä jopa 32 PCIe Gen 3 -linjallaan. Vaikka tuettujen liitäntöjen kokonaisuus ei vastaa AMD EPYC Embedded 3000 -prosessorien koko potentiaalia, asiakkaat saavat käyttöönsä erittäin pienen - ja mikä erityisen tärkeää – sovellusvalmiin palvelinmoduulin, joka sisältää kaikki ajurit, parhaat suunnittelukäytännöt ja suuntaviivat, joiden avulla voidaan toteuttaa erittäin tehokas sulautettu palvelin pienessä koossa. Verrattuna täysin kustomoituun tason sisällä tehtyyn suunnitteluun asiakkaat säästävät suunnittelussa jopa 50-90 prosenttia työstä. Toinen moduulien etu on joustava skaalautuvuus: tämä on tulosta siitä helppoudesta, jolla moduuleja voidaan vaihtaa. Asiakkaille, jotka haluavat suunnitteluihinsa enemmän liitäntöjä tai kaksi prosessoria, congatec tarjoaa täysin kustomoituja näihin prosessoreihin perustuvia suunnitteluja. Nämä voidaan toteuttaa suhteellisen helposti ja merkittävästi tehokkaammin sovellusvalmiilla, jo käytössä koetelluilla moduuleilla ja kantakorttisuunnitteluilla sen sijaan, että OEM-yritys joutuisi toteuttamaan kaiken itse.
Lupaava kehityssuunnitelma sulautetuille palvelinteknologioille
Mielenkiintoista on se, että palvelinmoduulit tukevat tulevaisuudessa yhä parempaa suorituskykyä. congatecin ja Samtecin tuella PICMG-järjestön COM-HPC -työryhmä toi jo SPS/IPC/Drives 2018 -näyttelyssä alustavaa informaatiota uudesta Com Express -moduulistandardista. Sitä suunnitellaan yhä nopeampia liitäntöjä varten, kuten 30 GbE, PCIe Gen 4 ja 5, ja se voi myös prosessoida merkittävästi useampaa liitäntää. Sovellusvalmiita, uuteen standardiin pohjaavia moduuleita odotetaan tarjolla vuonna 2020.
Tämän seurauksena palvelinmoduulien segmentti vahvistuu tulevaisuudessa merkittävästi, kun congatecin kaltaiset yritykset ajavat tätä kehitystä tukemalla standardointia PICMG-määritysten alla ja tarjoamalla kattavia palveluita OEM-asiakkailleen. Tämä on jopa johtanut sovellusvalmiiden kantakorttien markkinoiden kehittymiseen, minkä voi nähdä congatecin yhteistyökumppanien iesyn ja Connect Techin tarjoamissa suunnitteluissa.
congatec tarjoaa myös jäähdytysratkaisuja COM Express Type 7 -palvelinmoduuleilleen, jotka voidaan sovittaa tarvittaessa asiakkaan kotelointeihin. Tämän ansiosta OEM-yritykset saavat maksimaalisen prosessoritehon irti suunnitteluistaan, mikä enenevässä määrin riippuu sirun lämpötilasta.
Jos siis etsit huomisen sulautetun palvelimen suunnittelua, ota yhteyttä alan johtaviin yrityksiin jo tänään! Uudet AMD EPYC Embedded 3000 -pohjaiset conga-B7E3 -palvelinmoduulit ovat vasta alkua, ja roadmap näyttää erittäin lupaavalta sekä prosessorien että palvelinmoduulien osalta. Kiinnostuneet OEM-asiakkaat voivat pyytää lisätietoja congatecin NDA-sopimusten alla. Nykyiset COM Express Type 7 -variantit vastaavat kuitenkin erinomaisesti vaatimuksiin, jotka aiemmin tavoitettiin vain integroidulla grafiikalla varustetuilla moduuleilla. Niinpä on ihanteellista jatkaa nykyisten ratkaisujen evolutionääristä kehitystä esimerkiksi autonomisissa robottiajoneuvoissa yhdessä sulautetun konenäön ja integroidun tekoälyn kanssa.
Lue lisää: COM Express Type 7 tekee konenäöstä ja tekoälystä joustavasti skaalattavaa
Autoteollisuus on siirtymässä yhä monimutkaisempiin ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin, joissa virheetön ohjelmisto on elintärkeää turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Ohjelmiston laatu ja luotettavuus eivät ole enää vain valinnaisia ominaisuuksia, vaan kriittisiä vaatimuksia erityisesti autonomisessa ajamisessa, kehittyneissä kuljettajaa avustavissa järjestelmissä (ADAS) ja yhdistetyissä ajoneuvojärjestelmissä.
Kestävä digitaalinen infrastruktuuri on kriittinen, jotta tietoliikenneverkot voidaan tehokkaasti valjastaa tekoälyinnovaatioiden ja pilvipohjaisten palveluiden tarpeisiin. Tekoälyyn liittyvien datarikkaiden sovellusten lisääntyvä kysyntä edellyttää tietoliikenneverkkoa, joka kykenee käsittelemään suuria tietomääriä alhaisella viiveellä, kirjoittaa Orange Businessin kumppaniratkaisuista vastaava Carl Hansson.
Euroopan unioni ottaa merkittävän askeleen avaruusteknologian kehittämisessä allekirjoittamalla sopimuksen uuden IRIS²-satelliittijärjestelmän toteuttamisesta. Tämä 290 satelliitin verkko on suunniteltu vahvistamaan Euroopan itsenäisyyttä ja turvallista yhteydenpitoa.
Jotta voidaan vastata uuden teknologian vaatimuksiin ja pitää järjestelmät toimimassa ”kellon tavoin”, on aika harkita ajoitusratkaisuja uudelleen. Tässä kaksiosaisessa "Precision Timing" -artikkelissa opit, miksi mikroelektromekaanisiin järjestelmiin eli MEMS-komponentteihin perustuvat piiajoituslaitteet päihittävät kvartsin elektroniikkasuunnittelun uudella aikakaudella. 
Matalatehoisten langattomien ratkaisujen asiantuntija Nordic Semiconductor ja eSIM-ratkaisuja kehittävä Kigen ovat julkistaneet yhteistyön, joka sujuvoittaa massiivisten IoT-verkkojen käyttöönottoa. Yhdessä he esittelevät CES 2025 -messuilla ratkaisun, joka yhdistää Nordic Semiconductorin nRF9151-moduulin ja Kigenin SGP.32 IoT eSIM-teknologian sekä laitteiden hallinta-alustan.
